Модель мотора стирлинга

Как скачать?

Модель мотора Стирлинга

двигатель Стирлинга — это двигатель наружного сгорания, в каком термическая энергия подводится к рабочему телу (в нашем случае — к воздуху) снаружи — через стену цилиндра. Принцип деяния его основан на известном физическом законе — расширении и сжатии воздуха при нагревании и охлаждении. Потому стирлинг именуют еще воздушно-тепловым движком. Осознать работу мотора, который Стирлинг разработал еще в 1816 году, нам поможет модель, описанная в книжке С. Баранова «Действующие модели термических машин» (год издания 1936-й). Поначалу о том, как устроена модель стирлинга.

Она собирается из 4 главных частей: 2-ух сообщающихся цилиндров — теплообменного 6 и рабочего 3, камеры нагрева — назовем ее топкой 4 — и резервуара с прохладной водой (на схемах I-III он не показан, см. его на общем виде мотора). В высшей части теплообменного цилиндра 6 герметично впаяна камера 7 для воды. Ее задачка — охладить подогретый воздух.

Через эту камеру проходит шток поршня-вытеснителя 5. Вытеснитель установлен в цилиндре 6 с зазором, не касаясь стен. Рабочий поршень 2, напротив, плотно подогнан к цилиндру 3 и движется по нему фактически без зазора. Меж собой вытеснитель 5 и рабочий поршень 2 соединены через кривошипно-шатунный механизм, при этом кривошип и эксцентрик установлены относительно друг дружку со сдвигом фаз на 90°. Цилиндры соединены меж собой трубкой, и потому воздух может просто проходить из теплообменного в рабочий цилиндр, и напротив. Кривошипно-шатунный механизм состоит из кривошипа с шатуном и осью (узел 8), эксцентрика 1 и маховика 9.

Поперечник маховика 80 мм, а расстояние от оси до пальца эксцентрика 14 мм. Итак, представим, что мы поставили спиртовку в топку 4 и начали нагревать дно цилиндра 6. Через некое время воздух под поршнем-вытеснителем нагреется (а означает, расширится) и устремится ввысь (напомним: меж вытеснителем и стеной цилиндра имеется зазор). Сдвинем маховик 9 с мертвой точки, и поршень-вытеснитель 5 начнет подниматься ввысь, вытесняя при всём этом прохладный воздух сверху вниз. Медлительно начнет двигаться и рабочий поршень 2. Прохладный воздух, соприкасаясь с раскаленным дном цилиндра 6, нагреется, давление вырастет, и воздух по трубке пойдет в рабочий цилиндр 3. Поршень 2 под его воздействием начнет собственный рабочий ход. Поршень подымается вверх, а тем временем вытеснитель уже стал опускаться вниз, так как фазы их, как уже было сказано, смещены на 90°. Поршень занял верхнее положение и под действием инерции маховика 9 начинает опускаться вниз, вытесняя в цилиндр 6 отработанный, потерявший первоначальную теплоту воздух.

Попав в высшую часть теплообменного цилиндра, он еще более охлаждается и миниатюризируется в объеме. Вытеснитель же при оборотном ходе рабочего поршня опять начинает подниматься и опять перегоняет прохладный воздух сверху вниз. Соприкасаясь с раскаленным дном цилиндра 6, прохладный воздух греется, расширяется, и цикл повторяется. Главное в работе такового мотора — остывание воздуха. В нашей модели это делает вода, поступающая из резервуара, установленного рядом с движком. Как вода, находящаяся в камере 7, нагреется жарким воздухом, она устремляется по патрубку ввысь и попадает в резервуар. А на ее место, уже по нижнему патрубку, поступает из резервуара прохладная вода. В физике это явление именуется термический конвекцией. Сейчас о том, как сделать модель мотора.

Оба цилиндра 3 и 6, топку 4 проще всего спаять из жести. Поначалу вырежьте заготовку для цилиндра 6 (ширина ее приблизительно 223 мм), просверлите в ней отверстия 0 4,2 мм для оси, а потом согните на круглой болванке. Спаяйте цилиндр. С наружных сторон его ушек напаяйте втулки с внутренним поперечником более 4,2 мм — они делают функции подшипников. Потом приступайте к изготовлению водяной камеры 7. По поперечнику получившегося цилиндра вырежьте из жести два кружочка. В центре их просверлите отверстия под трубку с внутренним поперечником приблизительно 3 мм (длина ее 32 мм). Впаяйте трубку в кружочки так, чтоб расстояние меж ними было 30 мм. Получившуюся деталь закрепите пайкой снутри цилиндра, отступив от его нижнего края на 35 мм. Постарайтесь выполнить эту операцию как можно аккуратнее, камера 7 должна быть герметичной, и вода не должна проникать через стены.

Вытеснитель 5 собирается из легкого древесного цилиндрика, поперечник которого приблизительно на 2,5 мм меньше внутреннего поперечника цилиндра 6 (высота его подбирается экспериментальны
м методом) и штока, изготовленного из спицы 0 2,8 мм. С обеих сторон обейте цилиндрик жестяными кружочками. По поперечнику штока просверлите в центре цилиндрика отверстие и плотно воткните в него шток. А чтоб он от нагревания не выскочил, припаяйте его к жестяным кружочкам. Шток должен свободно ходить по трубке камеры 7, без лишнего трения. В высшей части штока просверлите отверстие для пальца шатуна. Повышенное внимание уделите цилиндру 3 и поршню 2. От их свойства зависит работа всей модели. Цилиндр можно сделать из обрезка латунной либо медной трубки длиной 40 мм и 0 18-20 мм, запаяв ее снизу латунным кружочком.

В готовом цилиндре не забудьте просверлить отверстие для сообщения его с огромным цилиндром. Поршень лучше выточить на токарном станке. Шток закрепляется в высшей части поршня шарнирно. Заготовку топки 4 тоже необходимо выгнуть на круглой болванке, за ранее проделав в ней отверстия для воздуха и крепежных винтов. Спаивать ее лучше прямо на готовом цилиндре 6. Сейчас необходимо собрать модель: припаять цилиндр 3, подогнать к нему поршень 2, впаять в цилиндры трубку для сообщения меж собой, смонтировать кривошипно-шатунный механизм, запаять дно цилиндра 6. Готовый корпус мотора установите на топку 4 и закрепите пайкой. Резервуар для водяного остывания — это жестяная банка с впаянными снизу и сверху патрубками, на которые насажены резиновые шланги.

Закрепляется резервуар рядом с движком на древесной подставке. Подытоживая, заметим, что двигатель Стирлинга действует на таком физическом явлении: работа, совершаемая жарким воздухом при расширении, больше работы, которую нужно издержать на его сжатие. Потому постарайтесь лучше отладить кинематику модели, чтоб до минимума уменьшить трение в передвигающихся узлах. Несколько слов о современных стирлингах. Движки наружного сгорания строят и на данный момент, при этом по неким характеристикам они опережают другие движки. Сейчас они уже не такие массивные, как в прошедшем столетии. В качестве рабочего тела в их применяется легкий газ: гелий либо водород (у Роберта Стирлинга, как вы помните, употреблялся воздух). На работу современного стирлинга не оказывает влияние наружняя среда: газ, закачанный в корпус под давлением, находится в замкнутом объеме. Потому современные стирлинги можно использовать фактически везде: и в воде, и под землей, и в открытом космосе, другими словами там, где обыденные движки работать не могут.

· Забугорная мастерская (сделай сам)

Представляю вашему вниманию перевод вот этой статьи. Прошу простить, если я что-то перевела не так — я не очень сильна в британском техпереводе и специфичных определениях. Надеюсь, что всё будет понятно и никто не пострадает. Текст вышел очень большой и в одну статью не влез. 2-ая часть здесь. Как сделать двигатель Стирлинга из баночек от колы.

двигатель Стирлинга — это термический двигатель, выдуманный Робертом Стирлингом в 1816 году. Он отличается от авто, потому что горючее сжигается вне мотора — потому машину Стирлинга еще легче выстроить. Есть движки Стирлинга, которые могут работать даже от тепла ваших рук, хотя их будет тяжелее собрать. двигатель Стирлинга станет хорошим дополнением к хоть какой коллекции «вещей, которые я выстроил сам»! Как он работает? Этот двигатель употребляет воздух, который попеременно греется и охлаждается. Чтоб выполнить процесс нагревания-охлаждения, в банке находится свободный вытеснитель, который может передвигаться ввысь и вниз, создавая движение воздуха в движке. Когда воздух греется, он расширяется и давит на диафрагму (воздушный шар), которая приводит в движение рычаги. Когда рычаги поворачиваются, они двигают вытеснитель вниз так, что воздух перемещается в высшую часть, где он охлаждается, заставляя ее сокращаться и тянуть вспять рычаги, которые, очевидно, тянут ввысь вытеснитель и позволяют воздуху переместиться в нижнюю часть и нагреться. Это повторяется опять и опять. Что пригодится: 3 банки из-под колы 1 воздушный шарик2 ниппеля для крепления велосипедных спиц5 электронных клемм (контактные колодки) 5A Железная вата. Железная проволока сечением 1мм (около 30см). Толстая (сечение 1.6-2 мм) медная либо железная проволока. Пластмассовая крышка от бутылки Древесный штырь поперечником 20 мм (нам пригодится длина всего только 1см). Суперклей 30см электронной проводки Рыболовная леска около 30 см длиной. Кусок вулканизированной резины — около 2 квадратных см. Мелкие грузы для балансировки (к примеру, никелевые и т.д.). 3 CD-диска. Жестяная б

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *